本文選題：LAA　切入點：CAA　出處：《吉林大學》2017年碩士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：陣列天線作為無線通信過程中最重要的部分,隨著社會信息交流需求的急劇增加,正面臨著越來越大的挑戰(zhàn)。與此同時,巨大的通信需求與十分有限的頻譜資源之間的矛盾也日益增加,如何高效地利用頻譜資源、如何在保證通信質(zhì)量的前提下大規(guī)模地提高系統(tǒng)吞吐量成為了科研人員亟待解決的重要課題。為了更好的研究這一課題,產(chǎn)生了以陣列天線方向圖綜合為核心技術(shù)的智能天線技術(shù),這種技術(shù)能夠有效的提高頻譜利用率,并且減少通信過程中的能量逸散。智能天線技術(shù)采用智能的方式配置天線陣列的參數(shù),通過電磁波的疊加和干涉產(chǎn)生空間定向波束,并將天線信號有目的性的導向具體方向,即將天線主波束對準用戶信號到達方向,將旁瓣或者零陷對準干擾信號到達的方向,從而充分利用有用信號和抑制干擾信號,并減少能量在非目標方向上的逸散。陣列天線是一種多天線(輻射器)的結(jié)構(gòu),其中單獨的天線或輻射器被稱為單元,每個單元按照直線或者更復雜的形式排列組合在一起。陣列的構(gòu)成通常由天線饋電電流、間距、長度等不同參數(shù)來定義,并利用電磁波的干涉和疊加原理產(chǎn)生具有某種特性的輻射信號,從而滿足不同場合的應(yīng)用需求。例如,相控陣雷達天線陣列需要低旁瓣和高分辨率,而普通的即時通信需要高增益。天線陣列中涉及到許多參數(shù),他們都可以直接或者間接的影響輻射特性,如陣元的數(shù)目,陣元的位置,激勵振幅,和激勵相位。通過這些參數(shù)的設(shè)計和調(diào)整,天線陣列的波束方向圖可以產(chǎn)生不同的輻射性能。因此,一組最佳的參數(shù)組合能夠產(chǎn)生最優(yōu)化的輻射方向圖。本文首先以直線型和圓形天線陣列為模型,提出一種改進算法CSCSO,利用其優(yōu)化模型中陣元間距與陣元激勵振幅,在已知陣元數(shù)目的情況下,設(shè)計有旁瓣最大電平抑制效果的天線陣列,得到具有更高的主瓣方向性和更低的最大旁瓣水平的陣列天線方向圖。同時,與Uniform、CSO、CS、PSO算法進行了仿真對比。結(jié)果表明,CSCSO有效降低了最大旁瓣電平并提高了主瓣方向性,具有更好的優(yōu)化效果。接下來,本文針對隨機分布的陣列天線模型,提出了一種改進的混合啟發(fā)式群智能優(yōu)化算法稱為BCSO算法,在陣列中的節(jié)點位置不能被控制的情況下,優(yōu)化陣列天線方向圖的最大旁瓣電平。通過產(chǎn)生一組較優(yōu)的激勵電流值來優(yōu)化輻射方向圖。這種算法的性能與其他的群智能優(yōu)化算法CSO、BBO、PSO和BAT仿真結(jié)果比較表明,提出的算法可以取得更好的波束輻射性能。
[Abstract]:As the most important part of wireless communication, array antenna is facing more and more challenges with the rapid increase of social information exchange demand. The contradiction between the huge communication demand and the very limited spectrum resource is also increasing day by day. How to make efficient use of the spectrum resource, How to improve the system throughput on a large scale under the premise of ensuring the communication quality has become an important task to be solved by researchers. The smart antenna technology based on array antenna pattern synthesis is produced, which can effectively improve the spectrum efficiency. Smart antenna technology uses smart way to configure the parameters of antenna array, generate spatial directional beam by superposition and interference of electromagnetic wave, and guide antenna signal to specific direction purposefully. That is, the main beam of the antenna is aimed at the direction of arrival of the user signal, and the sidelobe or zero trap is aligned to the direction of the interference signal, so as to make full use of the useful signal and suppress the interference signal. The array antenna is a multi-antenna (radiator) structure in which a single antenna or radiator is called a unit. Each element is arranged in a straight line or more complex form. The structure of the array is usually defined by different parameters such as antenna feed current, spacing, length, etc. The interference and superposition principle of electromagnetic wave is used to produce the radiation signal with certain characteristics, so as to meet the needs of different applications. For example, the phased array radar antenna array needs low sidelobe and high resolution. Common instant messaging requires high gain. Antenna arrays involve many parameters that directly or indirectly affect radiation characteristics, such as the number of elements, the location of the elements, and the amplitude of the excitation. Through the design and adjustment of these parameters, the beam pattern of the antenna array can produce different radiation performance. An optimal combination of parameters can produce an optimal radiation pattern. In this paper, a modified algorithm CSCSO is proposed, in which linear and circular antenna arrays are used as models, and the spacing of array elements and the amplitude of excitation are used to optimize the model. When the number of array elements is known, the antenna array with maximum sidelobe suppression effect is designed, and the antenna pattern with higher principal lobe directivity and lower maximum sidelobe level is obtained. The simulation results show that CSCSO can effectively reduce the maximum sidelobe level and improve the directional performance of the main lobe. In this paper, an improved hybrid heuristic swarm intelligent optimization algorithm called BCSO algorithm is proposed, which can not be controlled when the node position in the array cannot be controlled. The maximum sidelobe level of the array antenna pattern is optimized. The radiation pattern is optimized by generating a set of optimal excitation currents. The performance of this algorithm is compared with that of other swarm intelligence optimization algorithms, CSO-BBOPSO and BAT. The proposed algorithm can achieve better beam radiation performance.
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TP18;TN820.15

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本文編號：1615962